Sự cần thiết và cơ sở khoa học xây dựng cơ sở dữ liệu nhạy cảm môi trường tổng hợp toàn quốc

Nghiên cứu - Ứng dụng

SỰ CẦN THIẾT VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC XÂY DỰNG CƠ SỞ
DỮ LIỆU NHẠY CẢM MÔI TRƯỜNG TỔNG HỢP TOÀN QUỐC
TS. NGUYỄN DƯ KHANG
Cục Viễn thám quốc gia

Tóm tắt:
Tác động manh mẽ của thiên tai và biến đổi toàn cầu cùng những hệ lụy của quá trình
phát triển kinh tế xã hội đã gây nên các hiểm họa môi trường đe dọa đời sống xã hội, tính
mạng và tài sản của con người. Trong tình hình đó, nhu cầu thơng tin về trạng thái mơi
trường là rất cần thiết để cung cấp cơ sở khoa học, hỗ trợ cơng tác quản lý về phịng tránh,
ngăn ngừa và giảm thiểu tác động xấu của các hiểm họa mơi trường. Để giải quyết những
vấn đề đó, chỉ số nhạy cảm môi trường và chỉ số nhạy cảm môi trường tổng hợp là cơ sở
để xây dựng hệ thống bản đồ nhạy cảm môi trường các tỷ lệ phù hợp với từng địa phương
bằng công nghệ viễn thám và hệ thống thơng tin địa lý GIS. Trong đó cơng nghệ viễn thám
được áp dụng để xây dựng bộ bản đồ sinh thái ứng dụng từ tư liệu ảnh viễn thám. Công
nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS) nhằm xây dựng các bộ bản đồ và cơ sở dữ liệu chuẩn
về môi trường với sự tham gia của các chun gia mơi trường, ap dụng phương pháp cây
phân tích hệ thống AHP. Thành quả thu được là cơ sở dữ liệu nhạy cảm mơi trường tổng
hợp tồn quốc sẽ góp phần phục vụ cơng tác nhà nước về quản lý mơi trường, giúp phịng
tránh, ngăn ngừa và giảm thiểu tác động xấu của các hiểm họa môi trường, đảm bảo phát
triển kinh tế, xã hội và môi trường theo hướng bền vững hơn trong tương lai.
1. Sự cần thiết
Mục đích của việc xây dựng cơ sở dữ liệu nhạy cảm mơi trường tồn quốc là phục vụ
phát triển bền vững kinh tế, xã hội và môi trường của nước ta. Hiện nay, vấn đề phát triển
bền vững đã trở thành kim chỉ nam cho nhiều quốc gia không phân biệt mức độ phát triển.
Phát triển bền vững có thể hiểu là “Cải thiện chất lượng sống của con người trong khi đang
sống trong phạm vi khả năng cung cấp của các hệ sinh thái”.
Bên cạnh tác động mạnh mẽ của thiên tai và biến đổi khí hậu tồn cầu, quá trình phát
triển kinh tế xã hội kéo theo nhiều hệ luỵ đến môi trường sinh thái. Phải kể đến một số hiểm

hoạ như: Động đất; Trượt lở đất đá, xói mịn; Lũ lụt, lũ qt; Hạn hán, thiếu nước; Ô nhiễm
môi trường nước; Ô nhiễm môi trường đất; Ô nhiễm khơng khí; Ơ nhiễm cơng nghiệp, hố
chất; Tràn dầu, Nguy cơ vỡ đê, kè, đập nước; Chặt phá rừng, cháy rừng; v.v.
Để có cơ sở khoa học giúp cho cơng tác quản lý nhà nước về phịng tránh, ngăn ngừa
và giảm thiểu những tác động xấu của những hiểm hoạ trên đến đời sống xã hội, tính mạng
và tài sản của con người, cũng như bảo đảm cho việc phát triển kinh tế, xã hội và môi
trường bền vững, cần phải có những thơng tin về trạng thái mơi trường và diễn dịch chúng
thành dạng dễ hiểu để thông tin cho các cấp lãnh đạo xem xét ra quyết định. Chỉ số nhạy
cảm môi trường (sensitivity index) đối với một hợp phần môi trường và Chỉ số nhạy cảm
môi trường tổng hợp (Synthesis sensitivity index) đối với đồng thời nhiều hợp phần môi
trường tác động đến các yếu tố bị ảnh hưởng, là cơ sở thông tin để giải quyết những vấn
đề nêu trên.
Cơ sở dữ liệu nhạy cảm mơi trường tổng hợp tồn quốc được xây dựng trên c s

tạp chí khoa học đo đạc và bản đồ sè 23-3/2015

59


Nghiên cứu - Ứng dụng
chuẩn hoá hệ thống bản đồ nhạy cảm môi trường với các tỷ lệ được thiết kế phù hợp với
từng vùng, từng khu vực hoặc từng địa phương.
Hệ thống bản đồ nhạy cảm môi trường được xây dựng trên cơ sở bộ bản đồ nền chuyên đề có nội dung là các đơn vị sinh thái của các đối tượng tự nhiên và nhân tạo được
biểu thị bằng các gam màu, dựa trên các thông tin thuộc tính thể hiện các mức của chỉ số
nhạy cảm môi trường. Thông thường các mức nhạy cảm môi trường được chi thành 05
mức: nhạy cảm rất thấp, nhạy cảm thấp, nhạy cảm trung bình, nhạy cảm cao và nhạy cảm
rất cao.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế và khả năng giải quyết một cách khoa học những vấn đề
bức xúc về môi trường hiện nay, việc xây dựng một cơ sở dữ liệu nhạy cảm môi trường
tổng hợp cho toàn quốc là cần thiết.

2. Giải pháp kỹ thuật và công nghệ
Giải pháp kỹ thuật và công nghệ chủ yếu để việc xây dựng cơ sở dữ liệu nhạy cảm môi
trường tổng hợp là công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS).
2.1. Công nghệ viễn thám
Được áp dụng để xây dựng các bộ bản đồ sinh thái bằng tư liệu ảnh viễn thám, gồm
công tác nội nghiệp và ngoại nghiệp.
2.1.1. Công tác nội nghiệp:
Thực hiện theo theo quy trình cơng nghệ thành lập bản đồ chun đề bằng công nghệ
viễn thám với nội dung được phân thành các nhóm, các lớp và các đối tượng độc lập (các
đơn vị đồng nhất về nhạy cảm môi trường) thuộc các lớp. Các đối tượng có thể là khoanh
vi, dạng đường hoặc dạng điểm.
Đối với nội dung bản đồ chuyên đề sinh thái có thể phân loại như sau: (Xem bảng)
Dựa vào đặc điểm khu vực triển khai, có thể lược bỏ hoặc bổ sung thêm số nhóm và
số lớp sinh thái của các nội dung trên.
2.1.2. Công tác ngoại nghiệp:
Bao gồm điều vẽ bổ sung ngoại nghiệp trong quy trình cơng nghệ thành lập bản đồ
chun đề bằng công nghệ viễn thám, kết hợp công tác thu thập thông tin, tư liệu liên quan
đến môi trường.
Thu thập thông tin, tư liệu bao gồm xác định các yếu tố môi trường thành phần đã xảy
ra trong quá khứ, đang xảy ra trong hiện tại, hoặc có thể xảy ra trong tương lai ảnh hưởng
đến các hệ sinh thái.
Các yếu tố môi trường thành phần bao gồm trong cả ba lĩnh vực chính của tự nhiên là
mơi trường khơng khí, mơi trường đất và mơi trường nước, ngồi ra, cịn các hiểm hoạ môi
trường khác do thiên tai, biến đổi khí hậu và ơ nhiễm mơi trường do con người gây ra cho
các hệ sinh thái.
2.2. Áp dụng công nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS)
Nhằm xây dựng các bộ bản đồ và cơ sở dữ liệu chuẩn về nhạy cảm mơi trường. Ở đây
phát huy vai trị của các chun gia về mơi trường và có các kiến thc tng hp khỏc.
60

tạp chí khoa học đo đạc và bản đồ số 23-3/2015


Nghiên cứu - Ứng dụng
A

Các hệ sinh thái trên môi trường đất

I

Nhóm sinh thái trồng cây hàng năm

1

Lớp chuyên trồng lúa

2

Trồng lúa - màu

3

Trồng rau màu

4

Trồng cây hàng năm khác

II

Nhóm sinh thái trồng cây lâu năm

5

Lớp cây công nghiệp

6

Trồng cây ăn quả

7

Trồng cây lâu năm khác

III

Nhóm sinh thái rừng

8

Lớp rừng tự nhiên

9

Rừng sản xuất

10

Khu bảo tồn động, thực vật

11

Các loại rừng khác

IV

Nhóm sinh thái nhân tạo

12

Lớp đất ở nơng thơn

13

Đất ở đô thị

14

Làng chài tập trung, bến cá

15

Đất làm muối

16

Đất trụ sở cơ quan, cơng trình sự nghiệp

17

Đất khu cơng nghiệp

18

Đất cho hoạt động khống sản

19

Đất giao thơng, sân bay, bến cảng

20

Đất thủy lợi

21

Đất cơng trình năng lượng

22

Hệ sinh thái nhân tạo khác

B

Các hệ sinh thái trên mơi trường nước

V

Nhóm sinh thái mặt nước

23

Lớp mặt nước biển

24

Lớp mặt nước biển

25

Mặt nước chuyên dùng

26

Đầm, phá ven biển

27

Hệ sinh thái mặt nước khác

VI

Nhóm sinh thái ngập mặn

28

Lớp rừng ngập mặn

29

Bãi san hơ

30

Bãi cói, cỏ nước, cây bụi ngập mặn

31

Bãi sị, ron, rắt, nhuyễn thể

32

Hệ sinh thái ngập mặn khác

VII

Nhóm sinh thái ni trồng thuỷ sản

33

Lớp nuôi trồng thủy sản nước lợ, mặn

34

Lớp nuôi trồng thủy sản nước lợ, mặn

35

Nuôi thủy sản lồng bố

36

Nuụi trng thu sn khỏc

tạp chí khoa học đo đạc và bản đồ số 23-3/2015

61


Nghiên cứu - Ứng dụng
Sử dụng phương pháp cây phân tích hệ thống (AHP), có sơ đồ như hình 1.
Ở đây, m là số hợp phần môi trường đưa vào đánh giá, Mj là hợp phần môi trường thứ
j (j=1 ÷ m). Các hợp phần mơi trường có thể là: Động đất; Trượt lở đất; Lũ lụt, lũ quét; Hạn
hán, thiếu nước; Ơ nhiễm mơi trường nước; Ơ nhiễm mơi trường đất; Ơ nhiễm khơng khí;
Ơ nhiễm cơng nghiệp, hố chất; Ơ nhiễm do khai thác, chế biến khống sản; Tràn dầu;
Nước biển dâng; Nguy cơ vỡ đê, kè, đập nước; Chặt phá rừng, cháy rừng; v.v.
n là số nhóm sinh thái, Ni là nhóm sinh thái thứ i (i=1 ÷ n). Ví dụ: N1 là nhóm sinh thái
cây trồng hàng năm.
ls(i) là số lớp sinh thái trong nhóm sinh thái Ni (i=1 ÷ n), Lli là lớp sinh thái thứ l (l=1 ÷
ls(i)) trong nhóm sinh thái Ni. Ví dụ: L11 là lớp sinh thái vùng chuyên trồng lúa trong nhóm
sinh thái cây trồng hàng năm.
ks(l,i) là số đơn vị sinh thái trong lớp sinh thái Lli (l=1 ÷ ls(i)) của nhóm sinh thái Ni (i=1
÷ n), Kkli (k=1 ÷ ks(l,i)) là đơn vị sinh thái thứ k trong lớp sinh thái Lli của nhóm sinh thái Ni.
Ví dụ: K111 là đơn vị thứ nhất trong lớp sinh thái vùng chuyên trồng lúa của nhóm sinh thái
cây trồng hàng năm.
Kết quả thực hiện AHP có kiểm chứng bằng chỉ số nhất quán ngẫu nhiên, thu được:
Trọng số Wij của nhóm sinh thái Ni dưới tác động của hợp phần môi trường Mj; Trọng số
wlij của lớp sinh thái Lli trong nhóm sinh thái Ni dưới tác động của hợp phần môi trường Mj
và trọng số ẅklij của đơn vị sinh thái Kkli thuộc lớp sinh thái Lli trong nhóm sinh thái Ni dưới

Hình 1: Phương pháp cây phân tích h thng (AHP)
62

tạp chí khoa học đo đạc và bản ®å sè 23-3/2015


Nghiên cứu - Ứng dụng
tác động của hợp phần môi trường Mj.
Tích hợp các số liệu, xác định chỉ số nhạy cảm môi trường SIklij của các đơn vị sinh thái
dưới tác động từng hợp phần môi trường theo công thức:
trong đó:

SIklij = Sklij x h1

(1)

Sklij = Wij x wlij x ẅklij

(2)

h1 là hệ số, lựa chọn sao cho max(SIklij) có giá trị bằng 9.
Chỉ số nhạy cảm mơi trường tổng hợp của các đơn vị sinh thái dưới tác động đồng thời
của các hợp phần môi trường xác định theo cơng thức:
SSIkli = SSkli x h2

(3)

trong đó:
(4)
h2 là hệ số, lựa chọn sao cho max(SSIilk) có giá trị bằng 9.

Thang phân cấp chỉ số nhạy cảm môi trường và nhạy cảm môi trường tổng hợp của các
đơn vị sinh thái được chia thành 5 cấp:
Cấp 1: 0 ≤ SI (hoặc SSI) < 1:
Nhạy cảm rất thấp
Cấp 2: 1 ≤ SI (hoặc SSI) < 3:
Nhạy cảm thấp
Cấp 3: 3 ≤ SI (hoặc SSI) < 5:
Nhạy cảm trung bình
Cấp 4: 5 ≤ SI (hoặc SSI) < 7:
Nhạy cảm cao
Cấp 5: 7 ≤ SI (hoặc SSI) ≤ 9:
Nhạy cảm rất cao.
Nhập giá trị chỉ số nhạy cảm các môi trường tổng hợp của các đơn vị sinh thái vào bản
đồ sinh thái ứng dụng. Biểu thị các gam màu (theo mức độ nhạy cảm môi trường) và biên
tập bản đồ chuyên đề. Chuẩn hoá hệ thống bản đồ chuyên đề theo quy định hiện hành,
sản phẩm là một cơ sở dữ liệu nhạy cảm môi trường tổng hợp.
3. Hiệu quả kinh tế - xã hội và môi trường
Cơ sở dữ liệu nhạy cảm môi trường tổng hợp, kể cả nhạy cảm của từng hợp phần mơi
trường, có những chức năng cơ bản như:
Hiệu quả thơng tin: Cho một cái nhìn tổng quan về môi trường, giảm số lượng các đo
lường và các thơng số để trình bày hiện trạng mơi trường;
t¹p chÝ khoa học đo đạc và bản đồ số 23-3/2015

63


Nghiên cứu - Ứng dụng
Đơn giản hóa thơng tin: Làm đơn giản hóa q trình giao tiếp thơng tin và thông qua
chúng, các kết quả đo lường được cung cấp cho người sử dụng;
Phịng ngừa: Tóm lược hiện trạng mơi trường hiện tại, làm gia tăng sự quan tâm của

lãnh đạo đối với mơi trường nhằm phịng ngừa sự thay đổi các tình trạng mơi trường;
Quyết định: Thay đổi hành vi, định hướng hành động, tập trung vào sự phát triển bền
vững hơn là vào tăng trưởng kinh tế thuần túy, từ đó hoạch định một mơi trường bền vững
trong tương lai.
Với những chức năng như trên. cơ sở dữ liệu nhạy cảm mơi trường tổng hợp tồn quốc
góp phần phục vụ công tác quản lý nhà nước về môi trường, giúp cho việc phòng tránh,
ngăn ngừa và giảm thiểu những tác động xấu của các yếu tố môi trường do thiên tai, biến
đổi khí hậu và do tác nhân con người gây ra, ảnh hưởng đến đời sống xã hội, tính mạng
và tài sản của con người, cũng như bảo đảm cho việc phát triển bền vững kinh tế, xã hội
và môi trường ở nước ta.m
Tài liệu tham khảo
[1]. John R. Jensen, Elijah W. Ramsey, Joseph M. Holmes, Jacquelin E. Michel, Basil
Savitsky & Bruce A. Davis, 1990. Environmental sensitivity index mapping for oil spills
using remote sensing and geographic information system technology. International journal
of geographical information systems, V.4.
[2]. Nguyễn Đình Mạnh, 2005. Giáo trình Đánh giá tác động mơi trường.
[3]. Nguyễn Ngọc Thạch, Dương Văn Khảm, 2012. Địa thông tin ứng dụng (Các ứng
dụng của Viễn thám, Hệ thông tin Địa lý và GPS). NXB Khoa học và Kỹ thuật.m
Summary
The necessary and scientific basis for build database sensitive environments
nationwide general
Dr. Nguyen Du Khang, National Remote Sensing Department
Strong impact of natural disasters and global change as well as the consequences of
unsustainable economic and social development caused environmental hazards
threatening lives and properties of people. In that situation, the demand for information
about the state of the environment is essential to provide a scientific basis to support the
management in prevention and mitigation adverse impacts of environmental hazards. To
solve these problems, environmental sensitivity index and total environmental sensitive
index was a base for building the map systems of environmental sensitivity consistently
with remote sensing and geographic information system (GIS). In which, remote sensing

technology was used to establish eco-map applications from remote sensing imagery.
Geographic Information System (GIS) technology was used to create standard maps and
database of environment al issues with the participation of environmental experts, applying
AHP analysis method. The obtained national environmental sensitive database will support
the government in environmental management, help preventing and mitigating adverse
impacts of environmental hazards ensuring economic, social and environment
development towards a more sustainable future.m
Ngày nhn bi: 23/02/2015.
64

tạp chí khoa học đo đạc và bản ®å sè 23-3/2015